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    CONTENIDO

    I.- INTRODUCCIN

    1.1.- Introduccin1.2.- Antecedentes1.3.- Objetivos.

    1.3.1. Objetivos Generales1.3.2. Objetivos Especficos

    II.- MODELAMIENTO DE LA CUENCA

    2.1.- Introduccin2.2.- Clasificacin de Modelos de Cuenca2.3.- Componentes y Construccin del Modelo

    III.- INFORMACIN BASICA

    3.1.- Descripcin General de la Cuenca3.1.1 Ubicacin

    a) Ubicacin Geogrficab) Ubicacin Poltica

    3.1.2 Divisin Hidrogrfica3.2.- Recopilacin de Informacin Bsica3.2.1.- Informacin Geolgica y de Suelos

    a) Llanura aluvial inundableb) Llanura aluvial no inundablec) Abanicos aluvialesd) Valle encajonado

    3.3.- Sistema Hidrogrfico y Cuenca3.3.1 Sistema Hidrogrfico3.3.2 Subcuencas Tributarias3.3.3 Caractersticas Fisiogrficas de la Cuenca y Subcuencas

    (1) rea de cuenca

    (2)

    Forma de la cuencaFactor de formaCoeficiente de compacidad

    (3) Relieve de la CuencaCurva HipsomtricaPendienteRectngulo Equivalente

    (4) Mediciones LinealesLongitud de CuencaOrden de Ros

    (5) Densidad de Drenaje

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    IV.- ANLISIS DE LOS PARMETROS METEOROLGICOS

    4.1 Precipitacin Pluvial4.2 Temperatura4.3 Presin Atmosfrica4.4 Humedad Relativa4.5 Evaporacin4.6 Vientos

    V.- ANLISIS Y TRATAMIENTO DE LA INFORMACIN PLUVIOMTRICA

    5.1 Precipitacin5.2 Registro Histrico5.3 Anlisis de Consistencia

    5.3.1 Anlisis Grfico5.3.2 Anlisis Doble Masa5.3.3 Anlisis Estadstico de Saltos y Tendencias

    5.4 Completacin y Extensin de la Informacin Pluviomtrica5.5 Anlisis Pluviomtrico de la Cuenca

    5.5.1 Precipitacin Areal media de la CuencaMtodo de ThiessenMtodo de la Isoyetas

    VI.- ANLISIS Y TRATAMIENTO DE LA INFORMACIN HIDROMTRICA

    6.1 Registro Histrico6.2 Anlisis de Consistencia6.3 Completacin de la Informacin Hidromtrica

    VII.- DETERMINACIN DE LA DISPONIBILIDAD DE AGUA

    7.1 Modelo Deterministico-Estocastico de Lutz Scholz7.1.1 Ecuacion del Balance Hidrico7.1.2 Coeficiente de Escurrimiento7.1.3 Precipitacion Efectiva7.1.4 Retencion de la Cuenca7.1.5 Relacion entre Descargas y Retencion7.1.6 Coeficiente de Agotamiento7.1.7 Almacenamiento Hidrico

    Acuferos L agunas y Pantanos Nevados

    7.1.8 Abastecimiento de la Retencion7.1.9 Determinacin del Caudal Mensual para el Ao Promedio

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    7.2 Generacin de Caudales Mensuales para Periodos Extendidos7.3 Test Estadisticos7.4 Restricciones del Modelo

    VIII. CALCULO DE LA DEMANDA DE AGUA

    8.1 Calculo de la Evapotranspiracin de los Cultivos8.2 Calculo de la Evapotranspiracin Potencial Mtodo de Hargreaves8.3 Coeficientes de uso Consuntivo8.4 Eficiencia de Riego8.5 Demanda de Agua Agrcola8.6 Demanda de Agua Poblacional8.7 Demanda de Agua Total

    IX. BALANCE HDRICO DE LA CUENCA

    9.1 Balance Hdrico del Sector de Riego Puquio9.2 Balance Hdrico del Sector de Riego Acar

    X. ANLISIS DE MXIMAS AVENIDAS

    10.1 Mtodos Estadsticos en la determinacin de la Precipitacion MaximaA.- Distribucin Gumbel IB.- Distribucin Log-Normal 2pC.- Distribucin Log-Pearson 3p

    10.2 Seleccin del periodo de RetornoA.- Aproximacin EmpricaB. Anlisis de Riesgo.C. Anlisis Hidroeconmico

    XI. ANLISIS DE CAPACIDAD DEL EMBALSE IRUROXII. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

    ANEXOS

    ANEXO I Informacin Meteorolgica SENAMHIANEXO II Caractersticas Fisiogrficas de la CuencaANEXO III Tratamiento de la Informacin PluviomtricaANEXO IV Tratamiento de la Informacin HidromtricaANEXO V Balance Hdrico de la Cuenca AcarANEXO VI Anlisis de Mximas AvenidasANEXO VII Capacidad de Almacenamiento IruroANEXO VIII Planos Temticos

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    REPUBLICA DEL PERUMINISTERIO DE AGRICULTURA

    INSTITUTO NACIONAL DE RECURSOS NATURALESDIRECCIN GENERAL DE AGUAS Y SUELOS

    PERSONAL DIRECTIVO

    Ing. Luis enrique Salazar Salazar Intendente de Recursos Hdricos

    Ing. Mario Aguirre Nez Director de Recursos Hdricos e Irrigaciones

    Ing. Vctor Leandro Silva Jefe de Proyectos Hidrolgicos

    Ing. Abelardo Velsquez Alpaca Supervisor del Estudio

    Ing. Carlos Enrique Gastelo Villanueva Administrador Tcnico del Distrito de Riego Acar

    Yauca Puquio.

    PERSONAL PARTICIPANTE

    Ing. Mario Ochoa Janampa Coordinador del Proyecto y Responsable del Estudio

    Hidrolgico.

    Ing. Marcel Arturo Prez Becerra Responsable del Estudio de Inventario de Fuentes de

    Aguas Superficiales

    Bach. Miguel ngel Quispe Tintaya Responsable de Elaboracin de Mapas Temticos

    Sistema de Informacin Geogrfica (SIG)

    Jorge Segovia Guerrero Tcnico de campo

    Acar, Enero 2004

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    Estudio Integral de los Recursos Hdricos en las Cuencas de los Ros Acar y Yauca

    Componente: - Estudio Hidrolgico de la Cuenca del Ro Acar -

    Informe Final Dic-03 - 1 -

    ESTUDIO DE BALA NCE HDRICO SUPERFICIAL

    DE LA CUENCA DEL RIO ACARI

    I.- INTRODUCCION

    1.1.- INTRODUCCIN

    La Intendencia de Recursos Hdricos (IRH) del Instituto Nacional de

    Recursos Naturales (INRENA) en coordinacin con laAdministracin Tcnica del Distrito de Riego Acar Yauca Puquio

    (ATDR AYP), programaron realizar el Estudio Integral de los

    Recursos Hdricos en las Cuencas de los Ros Acar y Yauca.

    El estudio Integral en mencin tiene tres componentes: Hidrologa

    Superficial, Aguas Subterrneas y Calidad de Agua. El componente

    Hidrologa Superficial tiene, adems, un estudio complementario de

    Inventario de Fuentes de Aguas Superficiales.

    El presente estudio corresponde nicamente al componente

    Hidrologa Superficial (Estudio Hidrolgico de la Cuenca del Ro

    Acar), el cual considera como complemento el Inventario de

    Fuentes de Aguas Superficiales y el Sistema de Informacin

    Geogrfica.

    El presente estudio permitir conocer la disponibilidad hdrica, a

    nivel de la cuenca y subcuencas, la demanda hdrica por sectores

    de riego y comisin de regantes, el balance hdrico por sector de

    riego, los caudales de mximas avenidas en puntos importantes de

    la cuenca y, finalmente, la capacidad de almacenamiento de la

    cuenca colectora Iruro. Dicha informacin obtenida permitir realizar

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    Informe Final Dic-03 - 2 -

    una adecuada y eficiente gestin del recurso hdrico de la cuenca

    por parte de la Autoridad de agua.

    El estudio hidrolgico, adems, contendr una sistematizacin de la

    informacin procesada y obtenida en un Sistema de Informacin

    Geogrfica (SIG), mediante los planos temticos indicados en los

    trminos de referencia del estudio.

    La hidrologa es una de las ciencias de la tierra. Estudia el agua de

    la tierra, su ocurrencia, circulacin y distribucin, sus propiedades

    fsicas y qumicas, y su relacin con las clases de vida. Hidrologaabarca la hidrologa de agua superficial e hidrologa de agua

    subterrnea, este ltimo, sin embargo, es considerada estar sujeto

    en s misma. Otras ciencias de la tierra relacionadas incluyen la

    climatologa, meteorologa, geologa, geomorfologa,

    sedimentologa, geografa, y oceanografa.

    Ingeniera hidrolgica es una ciencia aplicada, ste utiliza losprincipios hidrolgicos en la solucin de los problemas ingenieriles

    originadas por la explotacin humana de los recursos hdricos de la

    tierra. En un sentido ms amplio, la ingeniera hidrolgica busca

    establecer relaciones que definen la variabilidad espacial, temporal,

    estacional, anual, regional, o geogrfica del agua, con el objetivo de

    determinar el riesgo social implicado en el dimensionamiento de

    sistemas y obras hidrulicas.

    La ingeniera hidrolgica toma una vista cuantitativa del ciclo

    hidrolgico. Generalmente, las ecuaciones son usadas para

    describir la interaccin entre las diferentes fases del ciclo

    hidrolgico. La siguiente ecuacin bsica relaciona la precipitacin y

    la escorrenta superficial:

    (1.1)

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    Informe Final Dic-03 - 3 -

    en el que Q = escorrenta superficial, P = precipitacin; y L =

    prdidas, o abstracciones hidrolgicas. Este ltimo trmino incluye la

    interceptacin, infiltracin, almacenamiento superficial, evaporacin,

    y evapotranspiracin.

    Generalmente, la cuenca tiene una capacidad abstractiva que acta

    para reducir la lluvia total en lluvia efectiva. La capacidad abstractiva

    es una caracterstica de la cuenca, que varia con el nivel de

    humedad almacenada. La diferencia entre lluvia total y lluvia efectiva

    son las prdidas o abstracciones hidrolgicas. La diferencia entre

    lluvia total y abstracciones hidrolgicas es llamada escorrenta.Adems, los conceptos de lluvia efectiva y escorrenta son

    equivalentes.

    1.2.- ANTECEDENTES

    En la cuenca hidrogrfica del ro Acar, el sector de riego Acar, y

    especficamente el valle de Acar, valle que tiene una extensinagrcola neta de 5,900 Has., no cubre sus requerimientos hdricos

    con las aguas superficiales disponibles. Las descargas del ro Acar,

    en la estacin de aforos de Bella Unin, durante el prolongado

    periodo de estiaje son muy pequeas y corresponden a las

    filtraciones de las partes altas de la cuenca, debiendo repartirse esta

    mnima cantidad de agua en base a mitas previamente

    establecidas. Esta situacin afecta enormemente a la agricultura dela regin, por lo cual los usuarios se han visto precisados a recurrir

    al uso del agua subterrnea, no existiendo en la actualidad obras de

    regulacin ni derivacin de otras cuencas que permitan mejorar el

    riego del valle de Acar; sin embargo, cabe mencionar que en

    pocas de avenidas se desperdicia suficiente cantidad de agua, las

    cuales podran ser reguladas.

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    Informe Final Dic-03 - 4 -

    1.3.- OBJETIVOS.

    1.3.1 Objetivos Generales

    Realizar el Estudio Hidrolgico Superficial de la cuenca del ro

    Acar.

    1.3.2 Objetivos Especficos

    Determinar la disponibilidad hdrica de la cuenca y de las

    subcuencas o tributarios importantes.

    Determinar la demanda hdrica de las diferentes comisiones

    de regantes que se encuentran dentro de la cuenca.

    Realizar el balance hdrico para cada sector de riego dentro

    de la cuenca del ro Acar.

    Determinar la capacidad de almacenamiento de la cuenca

    colectora Iruro.

    Estimar los caudales mximos en los puntos de inters del ro

    Acar.

    II .- MODELAM IENT O DE LA CUENCA

    2.1.- INTRODUCCIN

    Ciertas aplicaciones de la Ingeniera Hidrolgica pueden requerir

    anlisis complejos que involucra la variacin temporal y/o espacial

    de la precipitacin, abstracciones hidrolgicas, y escorrenta.

    Tpicamente, tales anlisis implican un gran numero de clculos y

    son por lo tanto satisfechos con la ayuda de una computadora

    digital. El uso de las computadoras en todos los aspectos de la

    ingeniera hidrolgica a incrementado el nfasis en el modelamiento

    de cuencas.

    Un modelo de cuenca es un conjunto de abstracciones matemticas

    que describen las fases relevantes del ciclo hidrolgico, con el

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    Informe Final Dic-03 - 5 -

    objetivo de simular la conversin de la precipitacin en escorrenta.

    En principio, la tcnica de modelamiento de cuenca es aplicable a

    cuencas de cualquier tamao, pequeas (unas hectreas),

    medianas (decenas de kilmetros cuadrados) o grandes (miles de

    kilmetros cuadrados). En la practica, sin embargo, aplicaciones de

    modelamiento de cuenca son generalmente confinados al anlisis

    de cuencas para el que la descripcin de la variacin temporal y/o

    espacial de la precipitacin sea garantizada. Usualmente este es el

    caso de cuencas medianas y grandes.

    Una aplicacin tpica de modelamiento de cuenca consiste de losiguiente: (1) seleccin del tipo de modelo, (2) formulacin y

    construccin del modelo, (3) comprobacin del modelo, y (4)

    aplicacin del modelo. Un modelo de cuenca incluye todas las fases

    relevantes del ciclo hidrolgico y, como tal, estn compuestos de

    uno o ms tcnicas para cada fase.

    2.2.- CLASIFICACION DE MODELOS DE CUENCA

    Hay muchas aproximaciones a la Ingeniera Hidrolgica, ellos

    pueden ser considerados como modelos que buscan representar el

    comportamiento de un prototipo (es decir el mundo real).

    Generalmente, los modelos pueden ser clasificados como (a)

    material, o (b) formal. Un modelo material es una representacin

    fsica de un prototipo, ms simple en estructura y con propiedades

    similares a aquella del prototipo. Un modelo formal es una

    abstraccin matemtica de una situacin idealizada que preserva las

    propiedades estructurales importantes del prototipo.

    Los modelos materiales pueden ser icnicos o anlogos. Los

    modelos icnicos son representaciones simplificadas del sistema

    hidrolgico del mundo real, tal como lismetros, simuladores de

    lluvia, y cuencas experimentales. Los modelos anlogos son

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    aquellos que basan sus mediciones en sustancias diferentes de

    aquellas del prototipo, tal como el flujo de corriente elctrica para

    representar el flujo de agua.

    En Ingeniera Hidrolgica, todos los modelos formales son

    matemticos en naturaleza, por lo tanto el uso del termino modelo

    matemtico se refiere a todos los modelos formales, este ltimo

    trmino es el ms ampliamente utilizado en Ingeniera Hidrolgica.

    Los modelos matemticos pueden ser (1) tericos, (2) conceptuales,

    o (3) empricos. Un modelo terico esta basado en un conjunto de

    leyes generales; contrariamente, un modelo emprico es basado en

    inferencias derivadas del anlisis de datos. Un modelo conceptual

    esta de algn modo entre modelos tericos y empricos.

    En Ingeniera Hidrolgica, cuatro modelos matemticos son de uso

    comn: (1) determinstico, (2) probabilstico, (3) conceptual, y (4)

    paramtrico. Un modelo determinstico es formulado usando las

    leyes de los procesos fsicos o qumicos, como el descrito porecuaciones diferenciales. Un modelo probabilstico, sea estadstico o

    estocstico es gobernado por las leyes del cambio o probabilidad.

    Los modelos estadsticos tratan con muestras observadas, mientras

    que los modelos estocsticos se centran en las propiedades

    aleatorias de ciertas series hidrolgicas de tiempo, por ejemplo,

    caudales diarios. Un modelo conceptual es una representacin

    simplificada de los procesos fsicos, obtenidas agregando susvariaciones espaciales y/o temporales, y descrito en trminos de sus

    ecuaciones diferenciales ordinarias o ecuaciones algebraicas. Un

    modelo paramtrico (es decir, emprico, o de caja negra) representa

    los procesos hidrolgicos por medio de ecuaciones algebraicas que

    contienen parmetros a ser determinados por medios empricos.

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    Informe Final Dic-03 - 7 -

    2.3.- COMPONENTES Y CONSTRUCCIN DEL MODELO:

    Las componentes bsicas del modelo de cuenca son: (1)

    precipitacin, (2) abstracciones hidrolgicas, y (3) escorrenta.Usualmente, la precipitacin es la entrada del modelo, las

    abstracciones hidrolgicas son determinadas de las propiedades de

    la cuenca, y la escorrenta es la salida del modelo.

    II I.- INFORMACIN BASICA

    3.1.- DESCRIPCIN GENERAL DE LA CUENCA

    3.1.1 Ubicacin

    La cuenca Acar, se encuentra ubicado geogrficamente

    entre los meridianos 741703 y 743831 de longitud oeste y

    los paralelos 141604 y 153935 de latitud sur;

    polticamente comprende la Provincia de Lucanas del

    Departamento de Ayacucho y la Provincia de Caravel del

    Departamento de Arequipa. (Ver Fig. 3.1 y Plano 01 del

    anexo VIII).

    a). Ubicacin Geogrfica

    SISTEMAS DATUM COMPONENTES VALOR MINIMO VALOR MAXIMOHORIZONTAL LONGITUD OESTE 7438'31" 7417'03"

    WGS 1984 LATITUD SUR 1539'35" 1416'04"

    COORDENADAS UTM HORIZONTAL METROS ESTE 538,367 577,234

    Zona 18 WGS 1984 METROS NORTE 8'268,686 8'422,636

    VERTICAL 4,836

    NIVEL MEDIO DEL MAR C Yana Allpa

    UBICACIN GEOGRAFICA

    COORDENADAS GEOGRAFICAS

    ALTITUD m.s.n.m. 0

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    3.1.2 Divisin Hidrogrfica

    La divisin topogrfica de la cuenca es delimitada por la unin

    de puntos altos que separan las cuencas de drenaje ensalidas diferentes. Puesto que, no se identific trasvase y/o

    flujo subsuperficial (interflujo y flujo subterrneo) hacia la

    cuenca Acar, se considera que la divisin de cuenca

    hidrolgica coincide con la divisin topogrfica de la cuenca,

    ver Plano 01 del anexo VIII.

    La cuenca Acar pertenece a la vertiente del Pacifico y tiene

    una direccin Sur-Oeste, limitando por el Oeste con la cuenca

    del ro Grande, por el Norte con la cuenca del ro Pampas,

    por el Sur-Este con la cuenca del ro Yauca, y, por el Sur-

    Oeste con la intercuenca del ro Lomas y el Ocano Pacifico.

    3.2.- RECOPILACION DE INFORMACIN BASICA

    La informacin recopilada existente es la siguiente:

    Expedientes tcnicos, publicaciones y estudios anteriores,

    realizadas por las diferentes Instituciones relacionadas con el

    uso de los Recursos Hdricos.

    1. Inventario, Evaluacin y Uso Racional de los Recursos

    Naturales de la Costa, Cuencas de los Ros Acar, Yauca,

    Chala y Chparra, publicado por la ONERN.2. Inventario de Infraestructura de Riego en el mbito del

    Distrito de Riego Acar Yauca Puquio.

    Planos catastrales a escala 1/10,000.

    Cartas Nacionales, de las zonas: Santa Ana, Coracora, Acar y

    Chavia.

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    3.2.1.- Informacin Geolgica y de Suelos

    El presente estudio geolgico, realizado a nivel de

    reconocimiento, tiene como objetivo principal proporcionar unconocimiento bsico de la cuenca del ro Acar, como apoyo

    para la interpretacin y fundamentacin de las diversas

    disciplinas conexas como suelos, Ecologa e Hidrologa.

    Puesto que no existe informacin geolgica, se ha realizado

    observaciones de carcter estratigrfico, litolgico y

    estructural en trabajos previos, en los que se ha tratado enforma parcial los aspectos geolgicos de algunas reas de la

    zona de estudio, dichos trabajos previos son los siguientes:

    Geologa y Mtodos de Explotacin en el Distrito Minero de

    Marcona, realizado por Raymond Z. Legault y Rolando

    Patio Patroni P. (1971) y Geologa del Valle Inferior del ro

    Acar, tesis de grado presentado por Wilfredo Garcia

    Marquez (1959).

    Desde el punto de vista geolgico, el rea de estudio en sus

    orgenes constituy una gran cuenca de sedimentacin, en

    donde se depositaron unidades litolgicas de facies marina y

    continental, las que posteriormente fueron perturbadas por la

    intrusin batoltica y por movimientos geolgicos tanto de tipo

    orogentico como epirogentico, lo que queda testificado por

    el levantamiento de las cordilleras de la Costa y Andina y el

    desarrollo de diversas estructuras geolgicas. Las rocas que

    afloran en la regin son sedimentarias, metamrficas e

    gneas (intrusivas y efusivas). Las primeras estn

    representadas por calizas, areniscas, diatomitas, alternancia

    de sedimentos finos con material volcnico, etc. Las

    segundas estn conformadas por cuarcitas, mrmol y gneis.

    Las rocas gneas intrusivas comprenden, principalmente,

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    Estudio Integral de los Recursos Hdricos en las Cuencas de los Ros Acar y Yauca

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    unidades de composicin granitoide que forma parte del

    Batolito Andino que aflora en esta parte del pas y las rocas

    gneas efusivas consisten de derrames, tufos, etc. Que

    cubren parcial o totalmente estructuras y rocas ms antiguas.

    La edad de estas rocas comprende desde el pre-Paleozoico

    hasta el cuaternario reciente.

    Adems se puede mencionar que a lo largo del valle Acar se

    asientan terrenos agrcolas cuyos suelos son de muy buena

    calidad, se caracterizan por ser franco arcillosas a francos,

    PH neutro, de buena capacidad de intercambio cationico

    (CIC) y presencia de piedras y guijarros en algunos lugares a

    largo del lecho del ro. En los Planos N08 al N11 del anexo

    VIII, se puede observar la variabilidad de los suelos de la

    cuenca del ro Acar.

    Con la intencin de proporcionar una rpida y breve idea del

    paisaje edfico dominante en el valle Acar, se hadiferenciado cuatro paisajes fisiogrficos.

    a) Llanura a luv ia l inundable

    Dentro de este paisaje se encuentran los suelos ubicados

    en la llanura aluvial inundable (piso del valle), en el cauce

    actual de ro, en el lecho de inundacin peridica y enaquellas reas de antiguos cauces que han sido ganadas

    progresivamente para la agricultura.

    La presencia de cantos rodados y arena es comn en las

    zonas de inundacin, cauce de ro y riberas. Los problemas

    de drenaje en estos suelos son serios, no as en cuanto a la

    salinidad, igualmente estn sujetos a erosin lateral durante

    la poca de avenidas.

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    Estudio Integral de los Recursos Hdricos en las Cuencas de los Ros Acar y Yauca

    Componente: - Estudio Hidrolgico de la Cuenca del Ro Acar -

    Informe Final Dic-03 - 12 -

    b) Llanura a luv ia l no inundable

    Son suelos por lo general profundos y de buenas

    caractersticas texturales que varan desde el franco hastael franco grueso, en estos suelos se detectan problemas de

    salinidad.

    c ) Abanic os aluv ia les

    Este paisaje comprende los suelos que se encuentran

    dentro del abanico aluvial reciente de las quebradas

    laterales del cauce principal y que en conjunto han formado

    una llanura, contribuyendo de este modo a ampliar el rea

    agrcola. Son principalmente de caractersticas fsicas

    cambiantes. Se tiene as, desde suelos profundos y de

    textura moderadamente gruesas hasta superficiales y de

    textura gruesa o moderadamente gruesas.

    d) Val le enca jonado

    Se trata de suelos que se encuentran en terrazas de

    diferentes niveles, estando algunas interrumpidas por los

    conos de deyeccin de las quebradas que confluyen al

    valle. Algunos de los suelos presentan problemas de

    salinidad, siendo sus caractersticas principales, la textura

    gruesa, presencia de grava redondeada y pedregosidadangular y sub angular.

    3.3.- SISTEMA HIDROGRAFICO Y CUENCA

    3.3.1 Sistema Hidrogrfico

    La cuenca del ro Acar presenta la forma general de un

    cuerpo alargado, ensanchado en su parte superior, cuyo

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    Componente: - Estudio Hidrolgico de la Cuenca del Ro Acar -

    Informe Final Dic-03 - 13 -

    patrn de drenaje es de tipo dendrtica; su ancho vara entre

    52 Km. a la altura de la ciudad de Puquio y 3 Km., cerca de

    su desembocadura, a la altura de la localidad de Chavia. El

    rea total de drenaje hasta su desembocadura es de 4,299.08

    Km2, contando con una longitud mxima de recorrido, desde

    sus nacientes, de 214.93 Km. se ha determinado que la

    superficie de la cuenca colectora hmeda o cuenca

    imbrifera es de 2,633.45 Km2., estando fijado su limite por la

    cota 2,800 m.s.n.m., lo cual permite afirmar que el 61.26% del

    rea total de la cuenca contribuye sensiblemente al

    escurrimiento superficial.

    El ro Acar nace en las alturas de la laguna Huancaccocha,

    adoptando su primera denominacin como, ro Intoncca;

    posteriormente, adopta en forma sucesiva otros nombres,

    tales como: ro Iruro y ro San J os luego de la confluencia

    con el ro Pallpo, conocindosele con el de ro Acar a partir

    de su confluencia con el ro Chilques, el cual conserva hasta

    su desembocadura en el ocano pacfico.

    3.3.2 Subcuencas Tributarias

    Las afluentes principales de la cuenca del ro Acar son: por la

    margen derecha, los ros Pallpo, Collopampa, Tinco

    Huaranguillo, Pasae y Huajuna y, por la margen izquierda,

    los ros Callcacc, Chilques, (en el cual confluyen los ros

    Geronta, Yaurihuiri y San Pedro), Matara, y Lucasi. Para

    mayor informacin, referirse al Plano N02 del anexo VIII.

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    3.3.3 Caractersticas Fisiogrficas de la Cuenca ySubcuencas

    Una cuenca puede variar desde tan pequeo como unahectrea a cientos de miles de kilmetros cuadrados.

    Cuencas pequeas son aquellas donde la escorrenta es

    controlada por procesos de flujo sobre el terreno (overland

    flow). Cuencas grandes son aquellas donde la escorrenta es

    controlada por procesos de almacenamiento en los cauces de

    ros. Entre cuencas pequeas y grandes, hay un amplio rango

    de tamaos de cuencas con caractersticas de escorrenta

    que est entre aquella de cuencas pequeas y grandes.

    Dependiendo de su tamao relativo, cuencas medianas son

    referidos como pequeas o grandes.

    Con fines de realizar el estudio hidrolgico, la cuenca Acar

    se subdividi en 12 subcuencas, de acuerdo a la importancia

    de sus tributarios y a la variacin espacial de la precipitacin,

    en la Fig. 3.3 se muestra las subcuencas, y en el Plano N03

    del anexo VIII, se muestra sta en mayor detalle.

    Las caractersticas hidrolgicas de una cuenca son descritas

    en trminos de las siguientes propiedades: (1) rea, (2)

    forma, (3) relieve, (4) medidas lineales, y (5) patrones de

    drenaje. En el Cuadro N01 del anexo II, se presenta las

    caractersticas fisiogrficas de la cuenca y subcuencas.

    (1) rea de Cuenca

    La cuenca Acar tiene un rea de drenaje de 4,299.08 Km2.

    rea de cuenca, o rea de drenaje, es quizs la propiedad de

    la cuenca ms importante. sta determina el potencial del

    volumen de escorrenta, proporcionado la tormenta que cubre

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    2L

    AK f

    (2) Forma de la Cuenca

    La forma de la cuenca es el contorno descrito por la

    proyeccin horizontal de una cuenca. Horton describi elcontorno de una cuenca normal como un ovoide en forma de

    pera, por lo que, podra mencionarse que la cuenca Acar es

    una cuenca normal. Cuencas grandes, sin embargo, varan

    ampliamente en forma.

    Factor de Forma

    Una descripcin cuantitativa de la forma de una

    cuenca es proporcionada por la siguiente formula:

    (3.1)

    donde fK = factor de forma,A= rea de la cuenca, y L

    = longitud de la cuenca, medido a lo largo del curso deagua ms largo. El rea y la longitud son dadas en

    unidades consistentes tal como kilmetros cuadrados y

    kilmetros, respectivamente.

    Coeficiente de Compacidad

    Una descripcin alternativa de la forma de una cuencaesta basado sobre la razn del permetro de la cuenca

    al rea. Para este propsito, un circulo equivalente es

    definido como un circulo de igual rea a aquella de la

    cuenca. El coeficiente de compacidad es la razn del

    permetro de cuenca a aquella del circulo equivalente.

    Esto conduce a

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    (3) Relieve de la Cuenca

    Relieve es la diferencia de elevacin entre dos puntos

    referenciales. El relieve mximo de la cuenca es la diferenciade elevacin entre el punto ms alto en la divisoria de cuenca

    y la salida de la cuenca. La razn de relieve es la razn del

    relieve mximo de la cuenca a la distancia recta horizontal

    ms larga de la cuenca medida en una direccin paralela a

    aquella del curso de agua principal. La razn de relieve es

    una medida de la intensidad del proceso erosional activo en

    la cuenca.

    Curva Hipsomtrica

    El relieve total de una cuenca es descrito por anlisis

    hipsomtrico.Esto se refiere a una curva adimensional

    que muestra la variacin con la elevacin del subarea

    de cuenca sobre aquella elevacin. La curva

    hipsomtrica de la cuenca Acar, presentada en la Fig.

    3.4, muestra el porcentaje de rea en la abscisa y

    porcentaje de elevacin en la ordenada.

    La elevacin media de la cuenca es obtenida del

    porcentaje de altura correspondiente al 50 por ciento

    del rea. Para la cuenca Acar es 3481.92 m.s.n.m.

    La curva hipsomtrica es usada cuando una variable

    hidrolgica tal como la precipitacin, cobertura

    vegetativa, o nevados muestra una tendencia marcada

    a variar con la altitud. En tales casos, la curva

    hipsomtrica proporciona los medios cuantitativos para

    evaluar los efectos de la altitud. En el Cuadro N02 y

    en la Fig.N01 del anexo II, se presenta los datos y las

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    curvas hipsomtricas, respectivamente, de las

    Subcuencas del ro Acar.

    Ai = Subarea sobre la elevacin Ei

    Ac = Area de la cuenca (4299.08 Km2)

    Emin = Elevacin mnima de la cuenca ( 0 m.s.n.m.)

    Emax = Elevacin mxima de la cuenca (4836 m.s.n.m.)

    Otras medidas de relieve de cuencas estn basadas

    sobre las caractersticas de corriente y cauce. En

    ausencia de controles geolgicos (afloramientos

    rocosos), el perfil longitudinal de un ri es usualmente

    cncava hacia arriba, es decir, muestra un decremento

    persistente en la gradiente del cauce en la direccin

    aguas abajo, en la Fig. N3.5 se muestra el perfillongitudinal del ro Acar.

    Fig. 3.4 Curva Hipsomtrica: Cuenca Acar

    0.0

    10.0

    20.0

    30.0

    40.0

    50.0

    60.0

    70.0

    80.0

    90.0

    100.0

    0.0 10.0 20.0 30.0 40.0 50.0 60.0 70.0 80.0 90.0 100.0

    (Ai/Ac)x100

    (Ei-Emin)/(Ema

    x-Emin)x100

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    La razn para este decremento, aguas abajo, en la

    gradiente del cauce no es fcilmente aparente; sin

    embargo, se conoce que la gradiente del cauce est

    directamente relacionado a la friccin del fondo e

    inversamente relacionado al tirante del flujo.

    Tpicamente, pequeas corrientes de montaa tienen

    valores altos de friccin de fondo (debido a la

    presencia de guijarros y cantos rodados en el cauce

    del lecho) y tirantes pequeos. Contrariamente, ros

    grandes tienen comparativamente valores bajos de

    friccin de fondo y tirantes altos.

    Pendiente

    La gradiente del cauce de un curso de agua principal

    es una medida conveniente del relieve de cuenca. La

    gradiente del cauce obtenida de las elevaciones

    mxima y mnima es referido como la pendiente S1. En

    elCuadro N01 del anexo II, se presenta los valores

    calculados para la pendiente de la cuenca Acar y

    subcuencas.

    Una medida algo ms representativa de la gradiente

    del cauce es la pendiente S2, definido como lapendiente constante que corta el perfil longitudinal en

    dos reas iguales.

    Una medida de la gradiente del cauce que toma en

    cuenta el tiempo de respuesta de la cuenca es la

    pendiente equivalente, o S3. Para calcular esta

    pendiente el cauce es dividida en n subtramos, y una

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    pendiente es calculado para cada subtramo. Basado

    en la ecuacin de Manning, el tiempo de recorrido del

    flujo a travs de cada subtramo es asumido que es

    inversamente proporcional a la raz cuadrada de esta

    pendiente. Igualmente el tiempo de recorrido a travs

    del cauce total es asumido que es inversamente

    proporcional a la raz cuadrada de la pendiente

    equivalente. Esto conduce a la siguiente ecuacin:

    2

    1

    2/1

    13

    /

    n

    i

    ii

    n

    ii

    SL

    LS (3.3)

    en el que S3 = pendiente equivalente, Li = cada

    longitud i de n subtramos, y S i= cada pendiente i de n

    subtramos.

    Fig. 3.5 Perfil longitudinal: Cuenca Acar

    0

    500

    1000

    1500

    2000

    2500

    3000

    3500

    4000

    4500

    5000

    0.0 50.0 100.0 150.0 200.0 250.0

    Distancia (Km)

    Elevacin(m)

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    Informe Final Dic-03 - 23 -

    Rectngulo Equivalente

    Es el rectngulo que tiene la misma rea y el mismo

    permetro que la cuenca. En estas condiciones tendr

    el mismo coeficiente de compacidad Kc de Gravelius,

    as como tambin iguales parmetros de distribucin

    de alturas, igual curva hipsomtrica, etc.

    Se deber tener, considerando L y l las dimensiones

    del rectngulo equivalente:

    A = L.l

    AKLPc 212

    0.2 AAKLLc

    De donde se obtiene:

    2./411.2/.. cc KAKL (3.4)

    2./411.2/.. cc KAKl (3.5)

    (4) Mediciones Lineales

    Las mediciones lineales son utilizadas para describir la

    caracterstica unidimensional de una cuenca. En elCuadro

    N01 del anexo II, se presenta estas caractersticas lineales

    de la cuenca Acar y subcuencas.

    L

    l

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    Longitud de Cuenca

    La longitud de cuenca (o longitud hidrulica) es la

    longitud medida a lo largo del curso de agua principal.El curso de agua principal (o corriente principal) es el

    curso de agua central y ms largo de la cuenca y la

    nica que conduce escorrenta hacia la salida.

    La longitud al centroide de la cuenca es la longitud

    medida a lo largo del curso de agua principal, desde la

    salida de la cuenca hasta un punto localizado cercano

    al centroide.

    Orden de Ros

    El concepto de orden de corriente es esencial para la

    descripcin jerrquica de corrientes dentro de una

    cuenca. El flujo sobre terreno podra ser considerado

    como una corriente hipottica de orden cero. Una

    corriente de primer orden es aquella que recibe flujo de

    corrientes de orden cero, es decir, flujo sobre terreno.

    Dos corrientes de primer orden se combinan para

    formar una corriente de segundo orden. En general

    dos corrientes de orden m se combinan para formar

    una corriente de orden m+1(ver la Fig. 3.6). El orden

    de ro de la cuenca es el orden de la corrienteprincipal.

    El orden de corriente de una cuenca esta directamente

    relacionado a su tamao. Cuencas grandes tienen

    ordenes de corriente de 10 o ms. La evaluacin de

    orden de corriente es ampliamente sensible a la escala

    del plano. Adems, considerable cuidado es requerido

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    (5) Densidad de Drenaje

    Las longitudes de todas las corrientes pueden ser sumadas

    para determinar la longitud total de la corriente. La densidadde drenaje de la cuenca es la razn de la longitud total de

    corriente al rea de cuenca. Una densidad de drenaje alta

    refleja una respuesta de escorrenta rpida y empinada,

    mientras que una densidad de drenaje baja es caracterstica

    de una respuesta de escorrenta tarda.

    En elCuadro N01 del anexo II, se presenta los valores delndice de drenaje de la cuenca Acar y subcuencas, en el que

    se observa que tanto la cuenca Acar as como las

    subcuencas tienen un ndice de drenaje bajo, por lo que la

    respuesta de la escorrenta es tarda.

    IV .- AN LI SIS DE LOS PARMETROS METEOROLGICOS

    4.1 PRECIPITACIN PLUVIAL

    De acuerdo a la informacin disponible, la precipitacin pluvial en la

    regin vara desde escasos milmetros en la Costa rida y desrtica

    hasta un promedio de 680 milmetros en el sector de puna con una

    altitud aproximada de 4,800 m.s.n.m. En elanexo I, se presenta el

    resumen de datos pluviomtricos al nivel de promedios mensuales yanuales adquiridas del SENAMHI.

    De acuerdo a la distribucin pluvial descrita, el rea estudiada puede

    dividirse, desde el punto de vista meteorolgico, en dos sectores:

    uno, que seria el sector denominado cuenca seca, comprendido

    entre el litoral marino y la costa que varia entre 2,800 m.s.n.m. por el

    noroeste y 3,000 m.s.n.m. por el sureste, siendo sus precipitaciones

    del orden de 0 mm. en la faja litoral y de 250 mm. en el nivel

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    Informe Final Dic-03 - 27 -

    altitudinal superior, por lo que esta rea no cuenta con escorrenta

    superficial y su aporte efectivo hacia el caudal de los ros es

    prcticamente nulo. El otro sector, denominado cuenca Hmeda,

    comprendido entre el lmite superior de la cuenca seca y la

    divisoria de aguas, variando sus parmetros pluviales entre 250 mm.

    en el nivel altitudinal inferior y alrededor de 700 mm. en el nivel

    altitudinal superior, constituyndose de esta manera en el rea de

    verdadero aporte de escorrenta superficial y subterrnea.

    Las estaciones ubicadas en los sectores andinos presentan un

    rgimen pluvial netamente de verano, ya que las lluvias tienen sus

    inicios en los meses primaverales y van cobrando mayor intensidad

    (mes de Febrero), para luego decrecer casi bruscamente durante el

    mes de Abril, en que se inicia un periodo de estiaje que se

    caracteriza por la ocurrencia de precipitaciones muy escasas o por la

    ausencia definitiva de estas en algunos meses, especialmente

    durante los meses ms fros de J unio y Agosto.

    En lo que respecta a los valores mximos y mnimos extremos

    mensuales, es interesante resaltar la existencia de notables

    oscilaciones, que en algunas estaciones alcanzan a los 300 mm.

    promedio (caso de Puquio y Cceccaa). Se podra considerar que

    estas oscilaciones excesivas son producto de la alternancia de aos

    muy abundantes en lluvias con aos de escasez extrema y, en cierta

    forma, esto es indicativo de que en el rea es de esperarse una

    variacin anual muy marcada que no esta sujeta a periodicidades,

    resultando ello muy perjudicial para las actividades agropecuarias de

    estas cuencas.

    4.2 TEMPERATURA

    La temperatura es el elemento mas ligado en sus variaciones al

    factor altitudinal. En la cuenca, se ha podido apreciar que varia

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    Informe Final Dic-03 - 28 -

    desde el tipo semi-calido (19 C aproximadamente) en el rea de

    Costa hasta el tipo frgido (5 C aproximadamente) en el sector de

    puna, quedando comprendida entre estos extremos una serie de

    variaciones trmicas que se caracterizan a cada uno de los pisos

    altitudinales apreciados en las cuencas.

    De la red meteorolgica existente, solo 5 estaciones cuentan con

    datos de temperatura estadstica confiables; de ellas, 3 que se

    encuentran en Puquio, Palcachacra y Cecchapampa, se ubican en la

    Sierra; y 2 que se encuentran en Acar y Punta Lomas, se ubican en

    la Costa. En el Anexo Ise presentan los datos y grficos de estas

    estaciones., en el que se aprecia el rgimen de las temperaturas

    medias mensuales, as como tambin el rgimen de sus valores

    mensuales mximas y mnimos extremos.

    En lo que respecta a los valores mensuales mximos y mnimos

    extremos, puede decirse, que la oscilacin entre estos dos valores

    extremos es relativamente baja al nivel de la faja litoral tornndosemayor para los datos registrados en las estaciones ubicadas hacia el

    interior o tierra adentro del litoral; esto seria indicativo de que las

    temperaturas a nivel del litoral son ms estables en su rgimen que

    las temperaturas registradas en el interior de las cuencas, lo cual

    probablemente se debe a la influencia del mar que actuara como un

    termo-regulador.

    Para las estaciones de sierra (Puquio, Palcachacra y

    Cecchapampa), el rgimen de temperaturas mensuales se presenta

    en general menos oscilante que las estaciones de la faja de Costa.

    Se puede decir que siempre existe la tendencia a presentar las

    temperaturas mas altas durante los meses de primavera y verano,

    descendiendo estos valores durante los meses mas fros de la

    estacin invernal, pero la oscilacin entre los meses clidos y los

    meses mas fros es relativamente muy reducida con respecto a lo

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    Informe Final Dic-03 - 29 -

    que ocurre para dichos meses en la estacione ubicada en el sector

    de Costa. Esto se debera principalmente a factores de orden

    atmosfrico, dentro de los cuales durante los meses invernales es

    prcticamente ausente permitiendo la incidencia directa de la

    insolacin solar, que durante las horas del da llega a calentar

    notablemente la superficie terrestre registrando temperaturas muy

    elevadas; por otra parte, durante la noche, las temperaturas no

    llegan a descender a niveles inferiores extremos dando como

    resultado promedios diarios que se pueden considerar altos; estos, a

    su vez, generalmente los promedios mensuales que son muy poco

    diferenciables de los promedios registrados durante los meses ms

    clidos en los cuales si hay presencia de estratos nubosos

    profundos que interfieren la incidencia de la insolacin solar,

    evitando el sobre-calentamiento de la superficie terrestre. Es, por las

    razones expuestas, que los valores mximo y mnimo extremos para

    estas estaciones de Sierra se presentan ligeramente ms oscilantes

    durante el invierno que durante la primavera y verano, obtenindose

    como consecuencia de estas variaciones un rgimen mensual

    promedio muy poco oscilante, tal como puede apreciar en los

    Grficos del anexo I. Respecto a las temperaturas mnimas

    extremas, es interesante resaltar, que no obstante encontrarse las

    estaciones indicadas a altitudes comprendidas entre 3,200 y 3,900

    m.s.n.m., estas no alcanzan niveles extremos de congelacin, sino

    que se sitan, en el peor de los casos, a 1.4 C sobre 0

    (Cecchapampa) durante el mes de J ulio, que se registra como unode los mas fros; esto indicara que, en este sector del rea andina

    de las cuencas, la ocurrencia de las heladas perjudiciales a la

    agricultura es probablemente eventual aunque sin descartar que su

    intensidad debe ser fuerte.

    Para el sector andino de puna, en realidad no se cuenta con ninguna

    estacin en esta rea, se estima que la temperatura en estas reasdebe variar, en promedio, entre 10 C a nivel de los 3,500 m.s.n.m. y

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    Informe Final Dic-03 - 30 -

    3C por encima de los 4,500 m.s.n.m. indudablemente, la latitud

    interviene como un factor decisivo en la ocurrencia de temperaturas

    bajas o heladas, las que, gradualmente, conforme se asciende hacia

    el rea de paredes naturales, van limitando la actividad agrcola de

    la zona.

    4.3 PRESIN ATMOSFRICA

    La presin atmosfrica en la cuenca Acar tiene un promedio anual

    de 1012.7 mb. y el rgimen mensual varia en forma regular

    presentando la mnima en Febrero con 1010.3 mb., el cual se

    incrementa progresivamente hasta Agosto alcanzando 1014.5 mb.;

    de este mes hacia delante, decrece por un periodo de 5 meses

    (Septiembre Enero). La oscilacin media anual es de 4.2 mb. y

    dada la regularidad de esta variacin gradual, se puede establecer

    que hay estabilidad climtica dentro de esta rea.

    4.4 HUMEDAD RELATIVA

    Para el estudio de este elemento meteorolgico, se ha contado con

    informacin proveniente de 5 estaciones de las cuales 2 se

    encuentra ubicada en la Costa (Acar y Punta Lomas) y las 3

    restantes (Puquio, Palcachacra y Cecchapampa) en el sector andino

    de la cuenca. Los promedios anuales de humedad relativa

    calculados para cada una de las estaciones con datosestadsticamente confiables oscila entre 72% H.R. para Acar en la

    costa, mientras que en sector de sierra dicho promedio oscila entre

    55% H.R.

    En losGrficos 1 al 10 del Anexo I, se ofrece el rgimen mensual de

    los datos de humedad relativa registrados en las estaciones

    referidas, en donde puede apreciarse que este elemento

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    Informe Final Dic-03 - 31 -

    meteorolgico tiene muy poca variabilidad en el sector de Costa,

    alcanzando porcentajes que varan entre 8% y 4% para los meses

    ms hmedos y ms secos. Asimismo, cabe resaltar que el rgimen

    acusa variaciones inversas en su marcha para las estaciones

    prximas al litoral de Costa (Punta Lomas).

    Este tipo de rgimen de humedad relativa se puede explicar como

    consecuencia de las persistentes nieblas advectivas que ingresan a

    la faja de Costa durante los meses mas fros, incidiendo con mayor

    intensidad en la zona del litoral.

    En el rea de Sierra, el rgimen de la humedad relativa se presenta

    invertido con respecto a la marcha de la humedad entre Noviembre y

    Abril, mientras que los ms bajos ocurren entre Mayo y Octubre. La

    oscilacin alcanza una mayor variacin, la cual parece

    incrementarse en relacin directa con la altitud; en el presente caso,

    varia entre 50% en la estacin de Puquio. Con respecto a los valores

    mximos y mnimos extremos, se observa que esta rea conforma

    una oscilacin mucho mas fuerte que la calculada para los valores

    registrados en el sector de Costa. Esta oscilacin alcanza un valor

    de 65% en la estacin de Puquio, ubicndose entre 86% de H.R.

    mxima y 21% de H.R. mnima, la misma que se mantiene casi igual

    para las de mas estaciones que registran H.R. en la Sierra

    (Palcachacra y Cecchapampa).

    4.5 EVAPORACIN

    Se tienen datos de 3 estaciones meteorolgicas, de las cuales

    solamente 2 ofrecen confianza estadstica y 1 se han tomado como

    referencia.

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    De las 2 que ofrecen confianza, 1 se halla en la Costa (Acar) y una

    en la sierra (Puquio). La estacin como referencia es la de

    Palcachacra, ubicadas en la Sierra.

    Se observa que la evaporacin es menor en la Costa que en la

    Sierra y al mismo tiempo presenta un rgimen de distribucin anual

    inverso, es decir, que mientras en la Costa hay menor evaporacin

    durante el invierno que en el verano, en la sierra la mayor

    evaporacin se registra durante el invierno. As, se ve que en la

    Costa se promedia una evaporacin anual de alrededor de 1,200

    mm., siendo mayor desde Noviembre a Mayo, en que el promedio

    mensual se ubica alrededor de 130 mm. y menor desde J unio a

    Octubre cuando el promedio mensual solo llega a 84 mm.

    En el sector de Sierra, se registra un promedio anual de

    aproximadamente 1,700 mm. de evaporacin (para este clculo se

    ha tomado en cuenta la estacin referencial adems de la estacin

    de Puquio), siendo mayor desde Mayo a Octubre, en que elpromedio mensual esta alrededor de 177 mm., y menor desde

    Noviembre a Abril, cuando el promedio mensual solo alcanza 115

    mm.

    4.6 VIENTOS

    La estacin de J uan Bautista (Marcona), ubicada a 31 metros sobreel nivel del mar, es la nica que registra informacin sobre la

    ocurrencia de vientos superficiales. Los datos registrados

    corresponden a un periodo de 13 aos (1958 1970) y muestran

    una persistencia notable de vientos dominantes S y SE con

    velocidades promedios mensuales mximas de 13.3 Km/h.

    De acuerdo a estas cifras y segn la escala de clasificacin de

    Beaufort, estos vientos caen dentro de la denominacin de Brisa

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    muy Dbil a Brisa Dbil. En consecuencia, generalizando estas

    caractersticas para el rea de Costa del presente estudio, se puede

    asegurar que el viento no constituye problema alguno para la

    conduccin de proyectos agrcolas a pecuarios.

    V.- ANLISIS Y TRATAMIENTO DE LA INFORMACIN

    PLUVIOMTRICA

    5.1 PRECIPITACIN

    La atmsfera de la tierra contiene vapor de agua. La cantidad de

    vapor de agua puede ser convenientemente expresada en trminos

    de una altura de agua precipitable. Esta es la altura de agua que

    seria comprendido si todo el vapor de agua en la columna de aire

    sobre un rea dada fuera a condensar y precipitar sobre aquella

    rea.

    La formacin de precipitacin requiere la elevacin de una masa de

    agua en la atmsfera de tal manera que se enfre y parte de su

    humedad se condense. Los tres tipos principales para la elevacin

    de masas de aire son la elevacin frontal, donde el aire caliente es

    elevado sobre aire fro por un pasaje frontal; laelevacin convectiva,

    donde el aire se arrastra hacia arriba por una accin convectiva,

    como ocurre en el centro de una tormenta elctrica; y la elevacin

    orogrfica, mediante la cual una masa de aire se eleva para pasar

    por encima de una cadena montaosa. En el rea de estudio la

    precipitacin es principalmente de tipo orogrfico, por la presencia

    de la cordillera de los andes, sin embargo, en la naturaleza, los

    efectos de estos varios tipos de enfriamiento a menudo estn

    interrelacionados, y la precipitacin resultante no puede identificarse

    como de un solo tipo.

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    La precipitacin, incluye todas las formas que el agua cae a la

    superficie terrestre, ya sea en forma liquida o slida. La precipitacin

    ocurre principalmente en la forma de llovizna, lluvia, nieve, o

    granizo. En la cuenca de estudio (cuenca Acar) se pudo identificar

    que la precipitacin es principalmente en forma de lluvia,

    ocasionalmente, en la parte alta de la cuenca, es en forma de

    granizo, por lo que, en el presente estudio la lluvia es referida como

    la precipitacin.

    5.2 REGISTRO HISTORICO

    Para el estudio hidrolgico de la cuenca Acar, se utiliz 11

    estaciones pluviomtricas, de las cuales 08 se encuentran dentro de

    la cuenca Acar y 03 en cuencas vecinas (01 en la cuenca del ro

    Grande, 01 en la cuenca del ro Pampas y 01 en la cuenca del ro

    Ocoa). El Cuadro N1 del anexo III, muestra la relacin deestaciones meteorolgicas utilizadas en el estudio de cuenca, y en

    el Plano 05 del anexo VIII, se presenta la ubicacin de las

    estaciones pluviomtricas.

    De las 11 estaciones pluviomtricas utilizadas en la cuenca de

    estudio, lamentablemente, 09 se encuentran actualmente

    paralizadas, contndose con informacin, en el mejor de los casos,hasta el ao 1987; por lo que se dispone nicamente con 02

    estaciones que en la actualidad se encuentran en funcionamiento,

    ubicadas en la cuenca de Acar (Lucanas y Puquio), estas 02

    estaciones fueron utilizadas para la completacin y extensin de

    datos faltantes de las otras 09 estaciones.

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    5.3 ANALISIS DE CONSISTENCIA

    La no-homogeneidad e inconsistencia en secuencias hidrolgicas

    representa uno de los aspectos ms importantes del estudio en lahidrologa, puesto que si stos no son identificados y eliminados, un

    error significativo puede introducirse en todos los anlisis futuros

    obteniendo resultados altamente sesgados.

    Inconsistencia es sinnimo de error sistemtico y se presenta como

    saltos y tendencias, y no-homogeneidad es definido como los

    cambios de los datos vrgenes con el tiempo.

    En general, los datos medidos incluyen dos tipos de errores: (a)

    Errores aleatorios o accidentales y (b) Errores sistemticos; los

    errores aleatorios se presentan a causa de la inexactitud en las

    mediciones y observaciones. Las causas que dan lugar a este tipo

    de errores pueden ser diversas, teniendo entre las ms comunes:

    lecturas poco conscientes, aparato ligeramente estropeado y malcolocado, errores de trascripcin de clculo, copia, impresin e

    interpretacin. Los errores sistemticos son los de mayor

    importancia, ya que los datos pueden ser incrementados reducidos

    sistemticamente; los errores sistemticos pueden ser a la vez

    naturales, artificiales u ocasionados por la intervencin de la mano

    del hombre, los mismos que ocurren como saltos y como

    tendencias.

    Desde un punto de vista prctico son de mayor inters los errores

    sistemticos ocasionados por la intervencin de la mano del hombre

    y en ellos se concentra el anlisis de consistencia

    Antes de evaluar la consistencia de la informacin pluviomtrica, se

    realiz la completacin de los datos mensuales faltantes, utilizandopara ello, la informacin de los aos con registros completos (es

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    decir, aquellas que tengan durante los doce meses) an stas no

    sean consecutivas, obtenindose de esta manera la precipitacin

    promedio multi-anual a nivel mensual y anual, luego se procedi a

    hallar el factor adimensional (k) para cada mes del ao, con la

    siguiente ecuacin:

    X

    xK

    i

    i (5.1)

    donde:

    ix = Precipitacin promedio multi-anual del mes i

    X= Precipitacin promedio multi-anual a nivel anual.

    Con este factor kse procedi a hallar la precipitacin de los meses

    faltantes. En los Cuadros del anexo III, se presenta la informacin

    debidamente completada de las 11 estaciones.

    Puesto que se dispone de series mltiples de la informacin

    pluviomtrica en la cuenca de estudio, se procedi a realizar elanlisis de doble masa para la identificacin de saltos.

    5.3.1 Anlisis Grfico

    Las estaciones pluviomtricas de mayor importancia en la

    cuenca de estudio son, Cecchapampa, Pampa Galeras,

    Puquio, Paucacorral, Cceccaa, Lucanas, Pampahuasi y

    Pampamarca, puesto que se encuentran ubicadas en la parte

    alta de la cuenca (ver el Plano 05 del anexo VIII), zona de

    mayor precipitacin, por lo que se analizar en estas

    estaciones la variacin temporal de la precipitacin.

    En las Figs. N 01 y 02 del Anexo III, puede notarse que las

    08 estaciones tienen similar variacin temporal de la

    precipitacin mensual, adems, aos hmedos y aos secos

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    tambin coincidentes, salvo algunos puntos que

    presumiblemente podra tratarse de un salto.

    5.3.2 Anlisis Doble Masa

    El anlisis de doble masa, es una herramienta muy conocida

    y utilizada en la deteccin de inconsistencias en los datos

    hidrolgicos mltiples (cuando se disponen de dos o ms

    series de datos) en lo que respecta a errores que pueden

    haberse producido durante la obtencin de los mismos, pero

    no para realizar una correccin a partir de la curva de doble

    masa.

    Los posibles errores se pueden detectar por el quiebre o

    quiebres que presenta la recta de doble masa;

    considerndose un registro de datos con menos errores

    sistemticos, en la medida que presenta un menor numero de

    puntos de quiebre.

    Un quiebre de la recta de doble masa o un cambio de

    pendiente, puede o no ser significativo, ya que si dicho

    cambio esta dentro de los limites de confianza de la variacin

    de la recta para un nivel de probabilidades dado, entonces el

    salto no es significativo, el mismo que se comprobar

    mediante un anlisis estadstico.

    Para el anlisis de doble masa de las 07 estaciones,

    indicadas anteriormente; no se tom en cuenta en el anlisis

    preliminar de seleccin de la estacin base la estacin

    Cecchapampa ya que su informacin disponible no coincide

    con los aos comunes de los otros; se tiene 15 aos

    comunes, del 1966 al 1980 (ver el Cuadro N02 y 03 del

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    anexo III), ploteandose en el eje de las abscisas el promedio

    anual acumulado de la informacin de las 07 estaciones y, en

    el eje de las ordenadas la informacin anual acumulada de

    cada una de las estaciones de anlisis (ver Fig. N 03 del

    anexo III). Observando este grfico, se seleccion la estacin

    Pampamarca como estacin base, puesto que presenta

    mayor regularidad, vale decir tiene menor numero de puntos

    de quiebre, por tanto se considera como la ms confiable.

    Luego, la estacin seleccionada como la ms confiable se

    plote en el eje de las abscisas y, en las ordenadas cada una

    de las dems estaciones, obtenindose as tantas rectas

    como nmeros de series se tengan menos uno (ver la Fig. N

    04 del anexo III). En estos grficos se definen el o los

    quiebres que pueden ser significativos para su posterior

    anlisis estadstico.

    Una vez identificado el o los periodos con informacindudosa, se procede a evaluar y cuantificar el salto,

    tratndolos a cada uno de los registros como series simples

    independientes y de tiempo de cambio conocido.

    5.3.3 Anlisis Estadstico de Saltos y Tendencias

    En el Cuadro N04 del anexo III, se presenta el anlisis ytratamiento estadstico completo de las 11 estaciones

    utilizadas en el estudio de la cuenca Acar, incluido el anlisis

    de saltos y tendencias, as como las respectivas correcciones.

    Las estaciones pluviomtricas de Acar y Huarato, puesto que

    se encuentran en la costa (200 y 350 m.s.n.m.,

    respectivamente) registran precipitaciones mensuales muy

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    bajos, por lo que fueron excluidos del anlisis de completacin

    y extensin, considerndose que la serie histrica es de

    similar comportamiento durante los siguientes aos.

    La estacin Pampamarca, observando el grfico de

    precipitacin anual (ver la Fig. N02, del anexo III), no se

    aprecia salto alguno en la serie histrica, sin embargo

    revisando la serie estacional en el anlisis de salto, se puede

    observar algunos datos puntuales con posible salto o error

    sistemtico, por lo que se procedi a analizar

    estadsticamente los periodos de 1966 a 1974 como primer

    periodo y segundo periodo de 1981 a 1996, asumindose

    estos como aos hmedos, encontrndose que presenta

    inconsistencia en la media y desviacin estndar, por lo que el

    primer periodo fue corregido asumiendo la informacin ms

    reciente como la ms confiable. La serie corregida por salto

    no presenta tendencia.

    Al realizar el anlisis de salto de la serie histrica en la

    estacin Pampahuasi, se observa el histograma anual de la

    precipitacin (Fig. N02 del anexo III), en el que no se observa

    salto alguno, sin embargo revisando la serie estacional en el

    anlisis de salto se aprecia un salto el ao 1967, ya que todas

    las estaciones cercanas registran valores altos este ao, no

    se procedi a corregir este salto. La serie histrica, adems,presenta una tendencia decreciente, esta tendencia es de

    esperarse ya que se cuenta con una serie muy corta y esta

    pasa de aos hmedos a aos secos, por lo tanto no se

    procedi a corregir por tendencia.

    Observando el histograma de precipitacin anual (Fig. N02

    del anexo III), se puede notar que la estacin Pampa Galeras

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    no presenta ningn salto, sin embargo, en la serie estacional

    se observa un dato muy alto el ao 1970, y puesto que las

    estaciones vecinas tambin registraron valores altos en dicho

    ao, se asume que el valor es el correcto y no se procedi a

    corregir por salto. La serie histrica no presenta tendencia.

    La serie histrica de la estacin Lucanas, de acuerdo al

    anlisis del histograma estacional, presenta un posible salto el

    ao 1985, el cual es corroborado con el anlisis estadstico,

    dicho salto es corregido considerando como segundo periodo

    los aos entre 1986 al 2002. la serie libre de salto no presenta

    tendencia.

    La serie histrica de la estacin Puquio, de acuerdo al anlisis

    del histograma estacional y al anlisis estadstico, se

    encuentra libre de saltos y tendencias.

    De acuerdo al anlisis del histograma de precipitacin anual

    (Fig. N02 del anexo III), y al anlisis estadstico, la serie

    histrica de la estacin Ceccaa, presenta posibles saltos los

    aos 1967 y 1974 a 1977, sin embargo, puesto que las dems

    estaciones vecinas tambin registran valores altos el ao

    1967 no se realiz la correccin de este ao, pero los aos

    1974 a 1977 son corregidos con el periodo 1967 a 1973,

    puesto que se observa en la Fig. N02 del anexo III, que sonparte de los aos hmedos. La serie libre de salto no presenta

    tendencia.

    La serie histrica de la estacin pluviomtrica Paucacorral,

    presenta un posible salto el ao 1967, sin embargo ste no se

    procedi a corregir, ya que las dems estaciones vecinas

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    tambin registran valores altos el mismo ao. La serie esta

    libre de tendencia.

    La estacin Cecchapampa, en el anlisis de salto,

    considerando como primer periodo de 1968 a 1977 y segundo

    periodo de 1978 a 1982, presenta inconsistencia en la

    desviacin standart, sin embargo analizando el histograma

    comparativo de la Fig. 02 del anexo III, se observa que el

    segundo periodo coincide con los aos secos, por lo que es

    lgico que presente dicha inconsistencia, por tanto esta serie

    no fue corregida por salto. La serie histrica no presenta

    tendencia.

    En el anlisis de salto de la estacin Urayhuma, considerando

    como primer periodo de 1965 a 1972 y segundo periodo de

    1973 a 1975, se verifica que tiene inconsistencia tanto en la

    media como en la desviacin standart, por lo que el segundo

    periodo fue corregido asumiendo que el primer periodocoincide con los aos hmedos as como el segundo periodo.

    La serie corregida por salto no presenta tendencia.

    En el anlisis de salto de la serie histrica en la estacin

    Huarato, considerando como primer periodo de 1965 a 1973 y

    segundo periodo de 1980 a 1984, se verifica que tiene

    inconsistencia en la desviacin standart, sin embargo no escorregido, puesto que el posible salto del segundo periodo

    podra ser explicado por la influencia del fenmeno de El

    Nio, ya que la estacin se encuentra a una cota de 350

    m.s.n.m. La serie histrica no presenta tendencia.

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    5.4 COMPLETACION Y EXTENSIN DE LA INFORMACIN

    PLUVIOMETRICA

    Como se indic anteriormente, 09 de las 11 estaciones utilizadas enel estudio hidrolgico de la cuenca Acar, se encuentran paralizadas

    en el mejor de los casos desde el ao 1987, por lo que se utiliz la

    informacin histrica de las 02 estaciones, que actualmente se

    encuentran en funcionamiento, (Lucanas y Puquio, ubicadas dentro

    de la cuenca Acar), para la completacin y extensin de la serie

    histrica.

    Para realizar la completacin y extensin de datos, se utiliz los

    modelos de regresin lineal simple y mltiple mediante una

    correlacin espacial y, para ello se hizo uso del programa:

    completacin y extensin de datos para series hidrolgicas

    estacionales basado en la regresin lineal, MISSEL7, elaborado por

    el Dr. J os Salas- hydrology and water resources program, Colorado

    state university.

    Inicialmente, se procedi a la completacin de los datos faltantes de

    las 02 estaciones consideradas como completas, Lucanas y Puquio;

    Lucanas, utilizando el factor mensual adimensional (k) y; Puquio, por

    regresin lineal simple con Lucanas.

    Luego, la completacin y extensin de las diferentes estaciones

    pluviomtricas fue realizada por regresin lineal mltiple con lasestaciones de Lucanas y Puquio, salvo la estacin de Acar y

    Huarato, que por encontrarse en la costa no correlaciona con estas

    estaciones y, por lo tanto se desarroll los clculos considerando

    nicamente los datos registrados. En el Cuadro N04 del anexo III,

    se presenta los datos completados y extendidos de las 11

    estaciones de anlisis.

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    5.5 ANALISIS PLUVIOMETRICO DE LA CUENCA

    5.5.1 Precipitacin areal media de la cuenca

    Determinar la precipitacin areal promedio de una cuenca, a

    partir de los registros histricos, es de suma importancia para

    cuantificar la disponibilidad hdrica de la cuenca. En el

    presente estudio se determin la precipitacin areal promedio

    de la cuenca y subcuencas, tanto anual como mensual,

    mediante dos mtodos: El mtodo de Thiessen y el mtodo

    de las isoyetas.

    Mtodo de Thiessen:

    El mtodo de Thiessen establece que en cualquier punto de

    la cuenca la lluvia es igual a la que se registra en el

    pluvimetro ms cercano; por lo que la precipitacin

    registrada en un pluvimetro dado se aplica hasta la mitad de

    la distancia a la siguiente estacin pluviomtrica en cualquier

    direccin. Los pesos relativos de cada pluvimetro se

    determinan de las correspondientes reas de aplicacin en

    una red de polgonos de Thiessen, cuyas fronteras estn

    formadas por los bisectores perpendiculares a las lneas que

    unen pluvimetros adyacentes; luego la precipitacin

    promedio para la cuenca sobre el rea es

    Pprom.= (1/A)AjPj (j = 1,2,....,J ) (5.2)

    donde J es el nmero de pluvimetros que se utilizan en el

    anlisis, Ajes el rea de la cuenca que se asigna a cada uno

    de ellos y Pjes la lluvia registrada en el pluvimetro j-simo.

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    El mtodo de Thiessen generalmente es ms exacto que el

    mtodo de la media aritmtica, pero no tiene en cuenta en

    forma directa las influencias de la orografa en la lluvia. En la

    Fig. N0 5 del anexo III, se muestra los polgonos de Thiessen

    para el clculo de la precipitacin promedio y en los Cuadros

    N05 y 06 del anexo III, se muestran los clculos de la

    precipitacin areal promedio de la cuenca y subcuencas.

    Mtodo de la Isoyetas:

    La influencia orogrfica es superado de algn modo mediante

    la construccin de isoyetas, utilizando profundidades que se

    observan en los pluvimetros e interpolando entre

    pluvimetros adyacentes. Una vez construido el mapa de

    isoyetas, se mide el rea Aj entre cada par de isoyetas en la

    cuenca y se multiplica por el promedio Pj de las

    profundidades de lluvia de las dos isoyetas adyacentes para

    calcular la precipitacin promedio sobre el rea mediante la

    Ec. (5.2). En lasFigs. N06 al 18 del anexo III, se muestra las

    isoyetas a nivel anual y mensual utilizadas en el clculo de la

    precipitacin areal promedio de la cuenca y subcuencas, y en

    el Cuadro N07 del anexo III, se muestra los clculos de la

    precipitacin areal promedio.

    Thiessen Isoy etas

    (mm) (mm)

    Acar 454.15 390.94

    SC-1 Iruro-Chacarangra 513.37 522.7

    SC-1,2 Iruro 569.43 565.9

    SC-3 Pallpo 588.03 558.46

    SC-1,2,3,4 San Jos 568.87 554.61

    SC-5 Yaurihuiri 775.42 790.36

    SC-6 Pucaccocha 756.58 782

    SC-7 San Pedro 662.56 710.92

    SC-8 Geronta 629.84 654.72SC-5,6,7,8,9 Chilques 677.04 706.64

    Cuenca ySubcuenca

    Tributariosprincipales

    PP Areal Prom .

    Cuadro 5.1: Precipitacion areal promedio

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    VI.- AN LISIS Y TRATAMI ENTO DE LA INFORMACIN

    HIDROMTRICA

    6.1 REGISTRO HISTORICO

    La cuenca del ro Acar, en su parte alta, dispone de pequeos

    represamientos tendientes a mejorar el riego de las tierras agrcolas

    de la parte alta, ellos son: Sistema de lagunas Orconccocha-

    Yaurihuiri y Pucaccocha-Islaccocha, situados en la parte alta del ro

    Chilques, de las cuales la segunda y tercera se hallan represadas;

    este conjunto cuenta con un volumen almacenado de,

    aproximadamente, 35.0 MMC; destinado al mejoramiento de riego

    en los distritos de Puquio, San Andrs y Chilques. Con esta misma

    finalidad, se ha efectuado obras de represamiento en el pequeo

    vaso de Pachaya, ubicado en la quebrada de Geronta, afluente del

    ro Chilques, el cual almacena un volumen aproximado de 3.8 MMC.

    Estas pequeas obras de regulacin han producido slo una

    pequea variacin en el rgimen de escurrimiento natural del ro

    Acar; y considerando su escasa envergadura, se asume que no

    afectan el caudal natural que trae el ro y que es controlado en la

    cabecera del valle de Acar.

    La cuenca del ro Acar, no cuenta con una seccin de control

    convenientemente acondicionada para medir el caudal que discurre

    por su cauce; la estimacin del mismo se efecta en la hipottica

    estacin de aforos Bella Unin, aclarndose que en dicha estacin

    no se cuenta con el equipo ms elemental de medicin,

    realizndose sta en forma rustica y/o simplemente por observacin

    visual.

    La estacin de aforos Bella Unin, se encuentra ubicado en el lugar

    que podra ser considerado como cabecera de valle, en las

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    embargo, aquel ao tambin las precipitaciones fueron altas en las

    estaciones ubicadas en la parte alta de la cuenca, por lo que no se

    procedi a corregir este dato, sin considerar el dato de 1967, la serie

    histrica est libre de saltos y tendencias.

    6.3 COMPLETACION DE LA INFORMACIN HIDROMETRICA

    Como se indic anteriormente, en la estacin de aforos Bella Unin,

    se cuenta con un registro histrico de caudales medios mensuales

    durante el periodo 1960 a 2002, en el que se observa la falta de

    datos en algunos pocos meses de diferentes aos., por lo que, se

    realiz la completacin de estos datos faltantes considerando

    nicamente el promedio mensual a nivel multianual. En elCuadro

    N02 del anexo IV, se muestra la informacin hidromtrica

    debidamente completada.

    VII .- DETERMI NACIN DE LA DISPONIBI LIDAD DE AGUA

    La estimacin de la disponibilidad de agua en una cuenca, puede ser

    realizado por medio de modelos matemticos. El uso de los modelos

    matemticos en hidrologa es muy amplio, tanto as que, prcticamente en

    cada especialidad hidrolgica, se han desarrollado modelos matemticos

    para la solucin de problemas generales y especficos. En los ltimos aos

    las tcnicas de simulacin hidrolgica han tenido una amplia difusin,

    algunos modelos son de aplicacin especfica, mientras que otros son de

    aplicacin ms general. Existiendo asimismo una amplia variedad de

    formulaciones matemticas adoptadas por diferentes modelos para

    describir los diversos componentes de los procesos de precipitacin-

    escorrenta, pudiendo diferir stas, no slo en trminos conceptuales sino

    tambin en nivel de complejidad. Planificadores o diseadores, quienes

    requieren informacin hidrolgica, y que raramente podrn tener tiempo y

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    dinero para desarrollar un propio modelo, tendrn que elegir entre una

    amplia variedad de modelos disponibles.

    Dado que no existe un modelo universal, apropiado para la solucin de

    todos los problemas hidrolgicos, la opcin de realizar uno que satisfaga

    los problemas de la hidrologa aplicada en cualquier caso, se hace muy

    difcil.

    La eleccin de un modelo, el que se considere el ms apropiado, depende

    ampliamente del objetivo del estudio. Por otro lado, el mejor modelo

    depende del criterio usado para elegirlo, dependiendo de la escala entiempo: descargas pico, volmenes o hidrogramas completos horarios,

    diarios, mensuales o anuales. An no han sido desarrollados mtodos

    totalmente objetivos para la seleccin del "mejor" modelo, siendo as que la

    eleccin de un modelo permanece como una parte del arte de la

    modelacin hidrolgica.

    En el Cuadro N01 del anexo V, se presenta el anlisis regional de laprecipitacin en la cuenca Acar, con fines de hacer correcciones a las

    respectivas estaciones involucradas en cada subcuenca de anlisis, y en

    los Cuadros N02 al N11 del anexo V, se presenta los clculos de la

    disponibilidad de agua de la cuenca Acar, y subcuencas Iruro-

    Chacarangra, Iruro, Pallpo, San J os, Yaurihuiri, Pucaccocha, San Pedro,

    Geronta y Chilques, respectivamente, en el cuadro N7.1 se muestra un

    resumen de los caudales generados para la cuenca y subcuencas del roAcar, desarrollado con el modelo determinstico-estocstico de Lutz

    Scholz, explicado en el siguiente acpite.

    La bondad del modelo se puede apreciar al comparar los caudales

    generados con el modelo con los caudales registrados en la estacin de

    control Bella Unin, el cual se muestra en forma grfica en la Fig. N01.

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    Determinado el hecho de la ausencia de registros de caudal en la

    sierra peruana, el modelo se desarroll tomando en consideracin

    parmetros fsicos y meteorolgicos de las cuencas, que puedan ser

    obtenidos a travs de mediciones cartogrficas y de campo. Los

    parmetros ms importantes del modelo son los coeficientes para la

    determinacin de la Precipitacin Efectiva, dficit de escurrimiento,

    retencin y agotamiento de las cuencas. Los procedimientos que se

    han seguido en la implementacin del modelo son:

    1. Clculo de los parmetros necesarios para la descripcin de los

    fenmenos de escorrenta promedio.

    2. Establecimiento de un conjunto de modelos parciales de los

    parmetros para el clculo de caudales en cuencas sin informacin

    hidromtrica. En base a lo anterior se realiza el clculo de los

    caudales necesarios.

    3. Calibracin del modelo y generacin de caudales extendidos por

    un proceso markoviano combinado de precipitacin efectiva del mes

    con el caudal del mes anterior.

    Este modelo fue implementado con fines de pronosticar caudales a

    escala mensual, teniendo una utilizacin inicial en estudios de

    proyectos de riego y posteriormente extendindose el uso del

    mismo, a estudios hidrolgicos con prcticamente cualquier finalidad

    (abastecimiento de agua, hidroelectricidad etc). Los resultados de la

    aplicacin del modelo a las cuencas de la sierra peruana, hanproducido una correspondencia satisfactoria respecto a los valores

    medidos.

    7.1.1 ECUACION DEL BALANCE HIDRICO

    La ecuacin fundamental que describe el balance hdrico

    mensual en mm/mes es la siguiente: [Fischer]

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    iiiiiAGDPCM (7.1)

    donde:

    iCM = Caudal mensual (mm/mes)i

    P = Precipitacin mensual sobre la cuenca

    (mm/mes)

    iD = Dficit de escurrimiento (mm/mes)

    iG = Gasto de la retencin de la cuenca

    (mm/mes)

    iA = Abastecimiento de la retencin (mm/mes)

    Asumiendo que para perodos largos (en este caso 1 ao) el

    Gasto y Abastecimiento de la retencin tienen el mismo valor,

    es deciri

    G =i

    A , y que para el ao promedio, una parte de la

    precipitacin retorna a la atmsfera por evaporacin; luego

    reemplazando DP por )*( PC , y tomando en cuenta la

    transformacin de unidades (mm/mes a m3/seg) la ecuacin

    (7.1) se convierte en:

    ARPCcQ **'* (7.2)

    Que es la expresin bsica del mtodo racional.

    donde:

    Q = Caudal sm /3 c' = Coeficiente de conversin del tiempo (mes/seg)

    C = Coeficiente de escurrimiento

    P = Precipitacin total mensual (mm/mes)

    AR = rea de la cuenca (m2).

    7.1.2 COEFICIENTE DE ESCURRIMIENTO

    Se ha considerado el uso de la frmula propuesta por L. Turc:

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    P

    DPC

    (7.3)

    donde:

    C = Coeficiente de escurrimiento (mm/ao)P = Precipitacin Total anual (mm/ao)

    D = Dficit de escurrimiento (mm/ao)

    Para la determinacin de D se utiliza la expresin:

    2

    1

    2

    2

    9.0

    1

    LP

    PD (7.4)

    donde:

    L = Coeficiente de Temperatura

    T = Temperatura media anual (C)

    305.025300 TTL (7.5)

    Dado que no se ha podido obtener una ecuacin general del

    coeficiente de escorrenta para toda la sierra, se ha

    desarrollado la frmula siguiente, que es vlida para la regin

    sur:

    96.01216.3 686.3571.0 rEPPEC (7.6)

    96.0;032.1872.01380 rEPPD (7.7)

    donde:C = Coeficiente de escurrimiento

    D = Dficit de escurrimiento (mm/ao)

    P = Precipitacin total anual (mm/ao)

    EP= Evapotranspiracin anual segn Hargreaves

    (mm/ao)

    r = Coeficiente de correlacin

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    La evapotranspiracin potencial, se ha determinado por la

    frmula de Hargreaves:

    FATFRSMEP 0075.0 (7.8)

    N

    nRARSM 075.0

    ALFA 06.01

    donde:

    RSM= Radiacin solar media

    TF = Componente de temperatura

    FA = Coeficiente de correccin por elevacinTF = Temperatura media anual (F)

    RA = Radiacin extraterrestre (mm H2O / ao)

    N

    n = Relacin entre insolacin actual y posible (%),

    50 % (estimacin en base a los registros)

    AL = Elevacin media de la cuenca (Km)

    Para determinar la temperatura anual se toma en cuenta el

    valor de los registros de las estaciones y el gradiente de

    temperatura de -5.3 C 1/ 1000 m, determinado para la sierra.

    7.1.3 PRECIPITACION EFECTIVA

    Para el clculo de la Precipitacin Efectiva, se supone que los

    caudales promedios observados en la cuenca pertenecen aun estado de equilibrio entre gasto y abastecimiento de la

    retencin. La precipitacin efectiva se calcul para el

    coeficiente de escurrimiento promedio, de tal forma que la

    relacin entre precipitacin efectiva y precipitacin total

    resulta igual al coeficiente de escorrenta.

    A fin de facilitar el clculo de la precipitacin efectiva se hadeterminado el polinomio de quinto grado:

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    5

    5

    4

    4

    3

    3

    2

    210 PaPaPaPaPaaPE (7.9)

    donde:PE = Precipitacin efectiva (mm/mes)

    P = Precipitacin total mensual (mm/mes)

    ai = Coeficiente del polinomio

    El cuadro 7.2 muestra los valores lmite de la precipitacin

    efectiva y el cuadro 7.3 muestra los tres juegos de

    coeficientes para, ai, que permiten alcanzar por interpolacinvalores de C, comprendidos entre 0.15 y 0.45.

    Cuadro 7.2: Lmite superior para la Precipitacin Efectiva

    Curva I : 6.120 PPE para mesmmP /8.177

    Curva II : 4.86 PPE para mesmmP /4.152

    Curva III : 7.59 PPE para mesmmP /0.127

    Cuadro 7.3: Coeficientes para el Clculo de la Precipitacin

    Efectiva

    COEFICIENTES PARA EL CALCULO SEGNC U R V A I C U RV A I I C U RV A I I I

    0a

    1a

    2a

    (-0.018)

    -0.01850

    +0.001105

    (-0.021)

    +0.1358

    -0.002296

    (-0.028)

    +0.2756

    -0.004103

    3a

    4a

    5a

    -1204 E 8

    +144 E 9

    -285 E - 12

    +4349 E 8

    - 89.0 E 9

    -879 E - 13

    +5534 E 8

    + 124 E 9

    - 142 E 11

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    E